柑橘溃疡病菌FleQ通过rpoN2vemRfleQ操纵子协同调控flgG表达的多重功能研究

本研究针对柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri, Xcc)中σ54依赖性转录激活因子FleQ的调控机制展开，通过基因敲除、过表达和分子互作实验，首次揭示FleQ与RpoN2、VemR形成三元复合物共同调控鞭毛杆基因flgG表达的分子通路，同时阐明FleQ对毒力、运动性和胞外多糖(EPS)生产的双向调控作用，为植物病原菌环境适应性机制提供新见解。

柑橘溃疡病是威胁全球柑橘产业的重大病害，其病原菌Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc)通过鞭毛运动和胞外多糖(EPS)等毒力因子侵染宿主。虽然已知σ⁵⁴因子(RpoN)在细菌鞭毛合成中起核心作用，但Xcc中独特的rpoN2vemRfleQ操纵子成员如何协同调控下游基因仍属未解之谜。湖州学院生命与健康学院的研究团队在《iScience》发表的研究，系统解析了这一调控网络的分子机制。

研究采用基因编辑技术构建突变体，结合启动子-GUS报告系统、酵母单/双杂交、蛋白质pull-down和电泳迁移率实验(EMSA)等方法。通过比较野生型与突变体的表型差异，测定基因表达变化，并验证蛋白-DNA/蛋白-蛋白互作关系。

主要结果

1. FleQ的多重调控功能
   敲除fleQ导致Xcc游泳运动能力完全丧失，但意外增强其在柑橘叶片内的定殖能力和EPS产量，过表达则呈现相反表型，表明FleQ是运动性与EPS生产的双向调节开关。

2. flgG的直接转录调控
   

   
   
   酵母单杂交和EMSA证实FleQ直接结合flgG启动子特定区域(-GAAATTCGACGCGGGTTT-)，其结合位点与RpoN2识别序列(-TGGCACGGCACGTGCA-)部分重叠，形成独特的转录激活结构。

3. 蛋白互作网络
   

   
   
   FleQ通过N端26-125氨基酸区域与VemR相互作用，但不同于Pseudomonas aeruginosa中的同源蛋白，Xcc FleQ不能直接结合RpoN2，揭示物种特异的调控模式。

4. 操纵子的不可分割性
   

   
   
   只有当rpoN2、vemR、fleQ三基因完整回补时，ΔrpoN2vemRfleQ突变体才能恢复flgG表达和运动能力，证明该操纵子作为功能单元进化保留。

结论与意义
该研究首次阐明Xcc中rpoN2vemRfleQ操纵子的协同工作机制：FleQ作为σ⁵⁴依赖性转录因子，与VemR-RpoN2形成非典型调控复合物，通过直接结合flgG启动子激活鞭毛合成；同时通过未知通路抑制EPS生产并促进毒力。这一发现不仅解析了Xanthomonas特有的操纵子调控模式，其揭示的"运动-毒力-生物膜"平衡机制为开发新型抗菌策略提供了潜在靶点。研究还提出FleQ可能感应第二信使c-di-GMP的假说，为后续环境信号响应研究指明方向。